9 (1350)

20

promieniowe przepływu są znikomo małe w takich turbinach i z reguły można je pomijać Schemat stopnia turbiny osiowej przedstawia rysunek 1.3. Łopatki kierownicze a umieszcza się na całym obwodzie tarczy kierowniczej. Odległość między sąsiednimi profilami nazywamy podziałką lub podziałem — t_k. Między sąsiednimi profilami tworzy się przestrzeń, przez którą przepływa gaz. Przestrzeń tę nazywamy kanałem dyszowym. Łopatki robocze b umieszcza się na całym obwodzie tarczy wirnikowej. Ich podziałka wynosi t„, ogólnie t_w # t_k, tj. liczba łopatek dyszowych w wieńcu kierowniczym jest na ogół różna od liczby łopatek roboczych w wieńcu wirnikowym. Do celów analizy pracy stopnia ustalamy płaszczyzny kontrolne 0—0 przed stopniem, 1 — 1 między dyszami a wirnikiem oraz 2—2 za stopniem. Wielkości występujące w stopniu otrzymują odpowiednie indeksy 0, 1, 2 zależnie od tego, w której płaszczyźnie kontrolnej się znajdują.

Czynnik rozprężający się w dyszach nabiera dużej prędkości, wypływając z dysz trafia na poruszające się z prędkością obwodową u łopatki wirnikowe stosownie oprofilowane. Opływając te łopatki, tj. przepływając przez kanały między profilami łopatkowymi, czynnik gazowy wywiera na nie określoną siłę. Aby wyznaczyć jej wielkość narysujmy raz jeszcze przekrój poprzeczny stopnia, pokazany na rysunku 1.3. Jako przekrój poprzeczny rozumiemy rozprostowany na płaszczyźnie rysunku przekrój powierzchnią walcową o promieniu średnim r. Na rysunku 1.4 zaznaczono wektory prędkości c, w w płaszczyznach kontrolnych 0,1, 2 oraz kąty tych prędkości a, /?. Prędkość na wlocie do dysz oznaczymy c₀. Na wylocie z dysz panuje c, > c₀, dzięki ekspansji od ciśnienia p₀ do ciśnienia p, < p₀. Wielkości c₀, c, nazywamy prędkościami bezwzględnymi. Przepływ w kanałach łopatek wirnikowych charakteryzują prędkości względne w, na wlocie i w₂ na wylocie. Przepływ w stopniu ma charakter osiowo-symetryczny (czynnik przepływa przez dysze umieszczone na całym obwodzie). Szczególny przypadek, gdy dysze umieszczone są na części obwodu, rozważymy oddzielnie. Analizując działanie stopnia wystarczy

Rys. 1.4. Przekrój poprzeczny stopnia i trójkąty prędkości

zbadać przepływ przez jeden kanał międzyłopatkowy. Przyjmując współrzędne naturalne: u — kierunek obwodowy, a — kierunek osiowy, r — kierunek promieniowy, możemy rozłożyć wektor prędkości względnej lub bezwzględnej na trzy składowe

Większość zdecydowaną turbin (ok. 99%) stanowią maszyny, w których składowe promieniowe są niewielkie w porównaniu z pozostałymi składowymi Zakładając

w_r»0

otrzymujemy przepływ dwuwymiarowy

w « w,+w_f.

Podobnie obowiązuje relacja

c w ć_B+Ć«.

Czynnik przepływu wzdłuż osi turbiny z prędkością w_a = c_m odchyla »ę w kierunku obwodowym.

W dalszej części książki zajmować się będziemy głównie takimi właśnie turbinami.

Związek między prędkościami bezwzględnymi c i względnymi w wynika z równania wektorowego

(I-D

0-2)

0-3)

Te relacje określają nam trójkąt prędkości wlotowy (L2) i wylotowy (1.3). Trójkąty te, pokazane na rysunku 1.4, wygodnie jest rysować ze wspólnego punktu wierzchołkowego (rys. 1.5).

Prędkość wylotowa w stopniu c₂ musi być mniejsza od prędkości na wylocie z przyrządów ekspansyjnych c_t, jest to konieczne, skoro w łopatkach wirnikowych ma zachodzić zamiana energii kinetycznej strumienia na pracę mechaniczną.

W układzie względnym (wirującym) natomiast czynnik nie oddaje na zewnątrz pracy. Wobec tego wektor w₂ może być mniejszy lub większy od wektora w,, zależnie od typu stopnia.